JPS5960954A - Electron beam exposure device - Google Patents

Electron beam exposure device

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Publication number
JPS5960954A
JPS5960954A JP57172160A JP17216082A JPS5960954A JP S5960954 A JPS5960954 A JP S5960954A JP 57172160 A JP57172160 A JP 57172160A JP 17216082 A JP17216082 A JP 17216082A JP S5960954 A JPS5960954 A JP S5960954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
grid
electron beam
cathode
magnetic body
Prior art date
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Pending
Application number
JP57172160A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yasuda
洋 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS5960954A publication Critical patent/JPS5960954A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/07Eliminating deleterious effects due to thermal effects or electric or magnetic fields

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は電子ビーム露光袋fcに関し、特に静電レンズ
系による電子の収差を、両極を備えた磁石として形成さ
れたアノードから発生する磁界によシ相殺するよう“に
しノと3極電子銃をもつ電子ビーム露光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure bag fc, and in particular to a magnetic field generated from an anode formed as a magnet with both poles, to eliminate electron aberration caused by an electrostatic lens system. This paper relates to an electron beam exposure system with a triple-electrode electron gun for better offset.

(2)技術の背景 3極電子銃を備えた電子ビーム露光装置により、ICパ
ターンを高速で描画する場合、電子ビームに収差が生じ
ると輝度が低下して、描画することが出来ない。電子ビ
ームの収差は静電レンズ系の電界によシ生じるが、この
収差を、磁界を印加することにより相殺する試みがな沁
れている。
(2) Background of the Technology When drawing an IC pattern at high speed using an electron beam exposure apparatus equipped with a triode electron gun, if an aberration occurs in the electron beam, the brightness decreases and drawing becomes impossible. Aberrations of electron beams are caused by the electric field of an electrostatic lens system, and attempts have been made to cancel out these aberrations by applying a magnetic field.

(3)従来技術と問題点 第1図は従来の、静電レンズ系のみによる3極電子銃を
概略的に示す側面図である。第1図において、1はカソ
ード、2はグリッド、3はアノードを示している。カソ
ード1およびグリッド2には約−20KVO高電圧が印
加され、 アノード3は接地される。カソード1からア
ノード3に向けて放出された電子流は、グリッド2によ
って形成された電界によって、ICパターン上の所望の
位置に収束されるべく制御されるが、実際には図示した
如く収差が生じる。この収差を磁界の印加により相殺す
る試みがなされている。
(3) Prior Art and Problems FIG. 1 is a side view schematically showing a conventional triode electron gun using only an electrostatic lens system. In FIG. 1, 1 represents a cathode, 2 represents a grid, and 3 represents an anode. A high voltage of about -20 KVO is applied to the cathode 1 and grid 2, and the anode 3 is grounded. The electron flow emitted from the cathode 1 toward the anode 3 is controlled to be focused at a desired position on the IC pattern by the electric field formed by the grid 2, but in reality, aberrations occur as shown in the figure. . Attempts have been made to cancel this aberration by applying a magnetic field.

第2図は従来の磁界印加方式による3極電子銃を概略的
に示す側面図である。第2図において、グリッド2′お
よびアノード3′は磁性材料で形成されており、グリッ
ド2′とアノード3′の間に巻回されたコイル4に電流
を流すことによυ、グリッド2′はN極にアノード3′
はS極に磁化される。
FIG. 2 is a side view schematically showing a three-pole electron gun using a conventional magnetic field application method. In FIG. 2, the grid 2' and the anode 3' are made of magnetic material, and by passing a current through the coil 4 wound between the grid 2' and the anode 3', the grid 2' is Anode 3' to N pole
is magnetized to the south pole.

カソード1およびグリ・ノド2′には第1図と同様に−
20KVO高電圧が印加され、アノード1′は接地され
る。グリッド2′によって形成された電界による電子ビ
ームの収差(よ、グリッド2′とアノード3′の間の磁
界によつ゛C若干は相殺される。
The cathode 1 and the green throat 2' have −
A high voltage of 20 KVO is applied and the anode 1' is grounded. Aberrations of the electron beam due to the electric field formed by the grid 2' (and C due to the magnetic field between the grid 2' and the anode 3' are somewhat canceled out).

し〃・しながら、第2図に示した従来形には以下に述べ
る問題がある。
However, the conventional type shown in FIG. 2 has the following problems.

第1の問題点は、グリッド2′が高温になって鉄のキュ
ーリ一点(約700℃)に近づくと、磁界の強さが不安
定となりグリッド2′が磁極として役に立たなくなると
いうことでちる。グリッド2′はカソード1の近くに配
[されておシ、カソード1の温度は約2800℃に達す
るので、グリッド2′はカソード1により熱せられて6
00℃以上の高温になる。
The first problem is that when the grid 2' becomes hot and approaches the Curie point of iron (approximately 700° C.), the strength of the magnetic field becomes unstable and the grid 2' becomes useless as a magnetic pole. The grid 2' is placed close to the cathode 1, and since the temperature of the cathode 1 reaches approximately 2800°C, the grid 2' is heated by the cathode 1 and
The temperature will reach 00°C or higher.

8′c2の問題点は、磁界はグリッド2′とアノード3
′の間でのみ発生し、グリッド2′とカソード10間に
は磁界が及ばないため、電界による収差を相殺する効果
は充分ではないということである。
The problem with 8'c2 is that the magnetic field is between grid 2' and anode 3.
Since the magnetic field does not reach between the grid 2' and the cathode 10, the effect of canceling out the aberration caused by the electric field is not sufficient.

すなわち、グリ・ノド2′は磁性体であるため磁気的な
シールドの作用をする。
That is, since the green throat 2' is a magnetic material, it functions as a magnetic shield.

第3の問題点は、製造が困難でおるということでおる。The third problem is that it is difficult to manufacture.

すなわち、カソード1、グリッド2′、およびアノード
3′で静電系の制御全行なっており、グリッド2′とア
ノード3′で磁界系の制御を行なっているが、この場合
、静TLC系の制御と磁界系の制御は電子ビームの同一
軸線に対して行わなければならない。このブこめには、
グリッド2′の中央部に設けられた、電子ビームが通る
穴■I、の中心軸と、アノード3′の中央部に設けられ
/こ、 電子ビームが通る穴H、の中心軸が一致しなけ
tlばならない。
That is, the cathode 1, grid 2', and anode 3' perform all electrostatic system control, and the grid 2' and anode 3' control the magnetic field system, but in this case, the static TLC system is controlled. and the control of the magnetic field system must be performed along the same axis of the electron beam. In this batch,
The central axis of the hole I, which is provided in the center of the grid 2' and through which the electron beam passes, must coincide with the center axis of the hole H, which is provided in the center of the anode 3', and which the electron beam passes through. Must be tl.

しかしながら、アノード3′に対してグリッド2′の穴
H,の中心軸が一致するように穴H1を形成することは
極めて困難でおる。
However, it is extremely difficult to form the holes H1 in the grid 2' so that their central axes coincide with the anode 3'.

第4の問題点は、グリッド2′とアノード3′の間に2
0KVの高這圧が印加されているため、磁極と反対側に
おいて、グリッド2′とアノード3′の間に放電防止用
の間隙Sを設けなければならず、この間隙Sのために磁
束漏れが生じるため、磁極N−8間の磁界の強さは弱い
ということである。
The fourth problem is that there is a gap between the grid 2' and anode 3'.
Since a high crawling pressure of 0 KV is applied, a gap S must be provided between the grid 2' and the anode 3' on the side opposite to the magnetic pole to prevent discharge, and this gap S prevents magnetic flux leakage. This means that the strength of the magnetic field between magnetic poles N-8 is weak.

以上の問題点があるため、第2図の従来形では工Cパタ
ーン不二高速で焼き付けるための、充分に収束された電
子ビームが得られない。
Due to the above-mentioned problems, the conventional type shown in FIG. 2 cannot provide a sufficiently focused electron beam for printing the C pattern at high speed.

(4)発明の目的 本発明の目的は、前述の従来形における問題にかんがみ
、グリッドr非磁性材料で形成し、アノードに両磁極を
もたぜるという構想に基づき、3極電子銃を備えた電子
ビーム露光装Hにおいて、強力な磁界を安定かつ正確に
与えることにより、静電界による電子ビームの収差を磁
界によシ充分に相殺し、それによjJ、ICパターンを
電子ビームで高速に描画できるようにすることにるる。
(4) Object of the Invention In view of the problems with the conventional type described above, the object of the present invention is to form a grid r using a non-magnetic material and provide a triple-pole electron gun based on the concept of having both magnetic poles on the anode. In the electron beam exposure system H, by stably and accurately applying a strong magnetic field, the aberration of the electron beam due to the electrostatic field is sufficiently canceled out by the magnetic field, thereby making it possible to draw IC patterns at high speed with the electron beam. It depends on making it possible.

(5)発明の41g成 上記の目的を達成するための本発明の要旨は、電子を放
出するカソードと、該カソードから放出された電子の進
路を制御するグリッドと、該カソードによって制御され
fc電子を加速するアノードとを有する3極電子銃を備
え、該グリッドは非磁性材料で形成されておシ、該アノ
ードは、電子の進行方向を軸線としたとき、該l1ll
I綜・と中心とした第1の環状磁性体と、該第】の環状
磁性体との間に間隙全有して設けられた第2の環状磁、
IJ1体とを備えた磁石とし7て形成されており、該グ
リッドによる電子の進路の制御により生じた収差を、該
アノードの磁石により発生する磁界により相殺するよう
にしたことを特徴とする電子ビーム露光装置にある。
(5) 41g of the Invention The gist of the present invention to achieve the above object is to provide a cathode that emits electrons, a grid that controls the path of the electrons emitted from the cathode, and a grid that controls the fc electrons controlled by the cathode. The grid is made of a non-magnetic material, and the anode has a three-pole electron gun having an anode that accelerates the
A second annular magnetic body provided with a full gap between a first annular magnetic body centered on the first annular magnetic body and the second annular magnetic body,
The electron beam is formed as a magnet 7 with an IJ body, and the aberration caused by controlling the path of electrons by the grid is canceled out by the magnetic field generated by the magnet of the anode. It's in the exposure equipment.

(6)発明の実施例 以下、本発明の実施例を第3図から第6図によって説明
する。
(6) Embodiments of the invention Examples of the invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.

第3図は本発明の第1の実施例による電子ビーム露光装
置の3極電子銃を示す側面図である。第3図において、
】および28は第1図のそれと同様のカソードおよびグ
リッドを示している。グリッド2aは非磁性材料で形成
されていることに着目すべきである。3aは本発明によ
り設けられたアノードである。
FIG. 3 is a side view showing the triode electron gun of the electron beam exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. In Figure 3,
] and 28 designate a cathode and grid similar to that of FIG. It should be noted that the grid 2a is made of non-magnetic material. 3a is an anode provided according to the invention.

第4図および第5し1はそれぞれ、第3図に示したアノ
ード3aの上平面図および一部切欠斜視図である。第3
図ないし第5図力・られかるように、アノード3aは電
子ビームの進行方向である情録5を中心線とした第3の
環状磁性体6aと、この環状磁性体6aの外側にコイル
収納用間隙7aを有して設けらitた第2の環状磁性体
8aとを備えており、空隙7aにおいてコイル9aが巻
回されている。描画のための電子ビームの偏向を考慮し
て、アノード3aの内径dはカソード1から離れるに従
って大きくなっている。グリッド2&との対向部におい
て、アノード3aの第1の環状磁性体6aはS極、第2
の環状磁性体8aはN極を形成するように、空隙7a内
のコイルは巻回嘔れている。アノード3aの底部におい
て、第1の環状磁性体6a、!:第2の環状磁性体8a
は一体化されている。
4 and 5 are a top plan view and a partially cutaway perspective view of the anode 3a shown in FIG. 3, respectively. Third
As shown in Figures 5 to 5, the anode 3a has a third annular magnetic body 6a whose center line is the information 5, which is the traveling direction of the electron beam, and a coil storage area on the outside of this annular magnetic body 6a. A second annular magnetic body 8a is provided with a gap 7a, and a coil 9a is wound in the gap 7a. In consideration of the deflection of the electron beam for drawing, the inner diameter d of the anode 3a increases as the distance from the cathode 1 increases. In the part facing the grid 2&, the first annular magnetic body 6a of the anode 3a has an S pole, and the second
The coil within the gap 7a is wound so that the annular magnetic body 8a forms a north pole. At the bottom of the anode 3a, a first annular magnetic body 6a, ! : Second annular magnetic body 8a
are integrated.

第3図から第5図に示した電子ビーム露光装置の構成に
より、従来例における問題点はすべて解消する。すなわ
ち、グリッド2aは磁界の形成に寄与していないので、
高温になっても磁界の強さが不安定となることはない。
The structure of the electron beam exposure apparatus shown in FIGS. 3 to 5 eliminates all the problems in the conventional example. In other words, since the grid 2a does not contribute to the formation of the magnetic field,
Even at high temperatures, the strength of the magnetic field does not become unstable.

寸だ、グリッド2aは非磁性体なので磁気的なシールド
効果を持たず、従ってアノード3a〃>らのも;l力線
はカソードlとグリッド2aの間の空間に寸で達するの
で静電界による電子ビームの収差の相殺効果は向上する
Since the grid 2a is a non-magnetic material, it has no magnetic shielding effect, so the lines of force at the anode 3a reach the space between the cathode 1 and the grid 2a, so the electrons due to the electrostatic field The effect of canceling beam aberrations is improved.

さらに、磁界系の制御はアノード3aのみで行うことに
なるので、グリッドとアノードの位r合ぜが容易になり
、従って1、v造が容易になる。さらに、第1の環状磁
性体6aと第2の環状磁性体8aは共に接地された同電
位にあり、従って従来例の如く放電防止用の間隙を設り
る必要がないため、磁界漏れが少なくて済み、強力な磁
界が得られる。
Furthermore, since the magnetic field system is controlled only by the anode 3a, alignment of the grid and the anode becomes easy, and therefore, the construction of the first and second structures becomes easier. Furthermore, since the first annular magnetic body 6a and the second annular magnetic body 8a are both grounded and at the same potential, there is no need to provide a gap for preventing discharge as in the conventional example, so there is little magnetic field leakage. A strong magnetic field can be obtained.

第6図は本発明の第二の実施例による電子ビーム露光装
置の3極電子銃を示す側面図である。第6図において、
第3図の火山型のアノード3aに替えて、円筒状のアノ
ード3bが採用されておシ、他の構成はdc lの実施
例と同様である。この実施例におけるアノード3bは、
円筒状の第1の環状磁性体6b、!:第2の環状磁性体
8bを備えており、これらの際の間隙7bにコイル9b
が巻回されている。第2の環状n31R8bは、グリッ
ド2bと対向する部分において中空円板10になってお
り、この中空円板】0と4]の環状間隙6bとの間に間
隙が設けられている。第1の環状磁性体6bと第2の環
状磁性体8bはその下部において一体化されている3、
第6図に示した実施例によっても、第1の実施例と同様
の効果が得られることは明らかである。
FIG. 6 is a side view showing a triode electron gun of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. In Figure 6,
A cylindrical anode 3b is used in place of the volcano-shaped anode 3a shown in FIG. 3, and the other configurations are the same as in the dcl embodiment. The anode 3b in this example is
Cylindrical first annular magnetic body 6b,! : A second annular magnetic body 8b is provided, and a coil 9b is provided in the gap 7b between these.
is wound. The second annular n31R8b is a hollow disc 10 at the portion facing the grid 2b, and a gap is provided between the annular gaps 6b of the hollow discs ]0 and 4]. 3, the first annular magnetic body 6b and the second annular magnetic body 8b are integrated at the lower part;
It is clear that the embodiment shown in FIG. 6 also provides the same effects as the first embodiment.

(7)発明の詳細 な説明したように、本発明により、グリッドを非磁性材
料で形成し、アノードに両磁極をもたせたことにより、
強力な磁界を安定かつ正確に電子ビームに与えることが
出来るので、電子ビームの静電界による収Zeを充分に
相殺することが出来、この結果、■cパターンを電子ビ
ームで高速に描画することが可能となる。
(7) As described in detail, according to the present invention, the grid is formed of a non-magnetic material and the anode has both magnetic poles.
Since a strong magnetic field can be stably and accurately applied to the electron beam, the convergence Ze caused by the electrostatic field of the electron beam can be sufficiently canceled out, and as a result, the ■c pattern can be drawn at high speed with the electron beam. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

trs 1図は従来の、静電レンズ系のみにょる3極電
子銃を概略的に示す側面図、第2図は従来の磁界印加方
式による3極電子銃を概略的に示す側面図、第3図は本
発明の第1の実施例による電子ビーム露光装fffの3
極1d子統を示ず側面図、第4図」?よび第5図はそれ
ぞれ、t−153図に示したアノード3aの上平面図お
よび一部切欠斜視図、第6図は本発明の第2の実施例に
よる電子ビーム露光装置の3極電子銃を示す側面図であ
る。 1・・・カソード、   2a、2b・・・グリッド。 3a、3b・・・アノード。 6a、6b・・・第1の環状磁性体。 7a、7b・・・コイル収納用間隙。 8a、 8b・・・第2の環状磁性体。 9a、9b・・・コイル。 第 1図 ■ 第 2図 第4図
Figure 1 is a side view schematically showing a conventional triode electron gun using only an electrostatic lens system. Figure 2 is a side view schematically showing a triole electron gun using a conventional magnetic field application method. The figure shows the electron beam exposure system fff according to the first embodiment of the present invention.
Side view without showing pole 1d lineage, Figure 4''? 5 and 5 are respectively a top plan view and a partially cutaway perspective view of the anode 3a shown in FIG. FIG. 1...Cathode, 2a, 2b...Grid. 3a, 3b...anode. 6a, 6b...first annular magnetic body. 7a, 7b...Gap for coil storage. 8a, 8b... second annular magnetic body. 9a, 9b...Coil. Figure 1 ■ Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、電子を放出するカソードと、該カソードから放出さ
れた電子の進路を制御するグリッドと、該カソードによ
って制御された電子を加速するアノードとを有する3極
電子銃を備え、該グリッドは非磁性材料で形成されてお
り、該アノードは、電子の進行方向を軸線としたとき、
該軸線を中心とした第1の環状磁性体と、該第1の環状
磁性体との間に間隙を有して設けられた第2の環状磁性
体とを備えた磁石として形成されておシ、該グリッドに
よる電子の進路の制御によシ生じた収差を、該アノード
の磁石により発生する磁界によシ相殺するようにしたこ
とt特徴とする電子ビーム露光装置。
1. A three-pole electron gun including a cathode that emits electrons, a grid that controls the path of the electrons emitted from the cathode, and an anode that accelerates the electrons controlled by the cathode, and the grid is nonmagnetic. The anode is made of a material whose axis is in the direction in which electrons travel.
The system is formed as a magnet including a first annular magnetic body centered on the axis and a second annular magnetic body provided with a gap between the first annular magnetic body and the second annular magnetic body. An electron beam exposure apparatus characterized in that an aberration caused by controlling the path of electrons by the grid is offset by a magnetic field generated by the magnet of the anode.
JP57172160A 1982-09-30 1982-09-30 Electron beam exposure device Pending JPS5960954A (en)

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JPWO2019049261A1 (en) * 2017-09-07 2020-09-24 株式会社日立ハイテク Electron gun and electron beam application device

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